【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊功能。例如標(biāo)準(zhǔn)的 RS485 通訊。這就可 方便地納入 BAS 等網(wǎng)絡(luò)的集散控制系統(tǒng)。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 節(jié)能分析 節(jié)能計(jì)算 對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，通常采用以下兩種方式進(jìn)行計(jì)算： (1)根據(jù)已知風(fēng)機(jī)、泵類在不同控制方式下的流量－負(fù)載關(guān)系曲線和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的負(fù)荷變化情況進(jìn)行計(jì)算。 以一臺(tái) IS150125400 型離心泵為例，額定流量 ，揚(yáng)程 50m；配備 Y225M4 型電動(dòng)機(jī)，額定功率 45kW。根據(jù)運(yùn)行要求，水泵連續(xù) 24 小時(shí)運(yùn)行，其中每天 11 小時(shí)運(yùn)行在 90%負(fù)荷， 13 小時(shí)運(yùn)行在 50%負(fù)荷；全年運(yùn)行時(shí)間在 300天。 則每年的節(jié)電量為： W1=45 11( 100%－ 69%) 300=46035kWh W2=45 13( 95%－ 20%) 300 =131625kWh W = W1＋ W2=46035＋ 131625=177660kWh 每度電按 元計(jì)算，則每年可節(jié)約電費(fèi) 萬元。 (2)根據(jù)風(fēng)機(jī)、泵類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載關(guān)系式： P / P0=(n / n0)3 計(jì)算，式中為 P0額定轉(zhuǎn)速 n0 時(shí)的功率； P 為轉(zhuǎn)速 n 時(shí)的功率。 以一臺(tái)工業(yè)鍋爐使用的 22 kW鼓風(fēng)機(jī)為例。運(yùn)行工況仍以 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn) 行，其中每天 11 小時(shí)運(yùn)行在 90%負(fù)荷 (頻率按 46Hz 計(jì)算 ,擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按 98%計(jì)算 )，13 小時(shí)運(yùn)行在 50%負(fù)荷 (頻率按 20Hz 計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按 70%計(jì)算 )；全年運(yùn)行時(shí)間在 300 天為計(jì)算依據(jù)。 則變頻調(diào)速時(shí)每年的節(jié)電量為： W1=22 11[ 1－ (46/50)3] 300=16067kWh W2=22 13[ 1－ (20/50)3] 300=80309kWh Wb = W1＋ W2=16067＋ 80309=96376 kWh 擋板開度時(shí)的節(jié)電量為： W1=22( 1－ 98%) 11 300=1452kWh W2=22( 1－ 70%) 11 300=21780kWh Wd = W1＋ W2=1452＋ 21780=23232 kWh 相比較節(jié)電量為： W= Wb－ Wd=96376－ 23232=73144 kWh 每度電按 元計(jì)算，則采用變頻調(diào)速每年可節(jié)約電費(fèi) 萬元。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 實(shí)例分析 某工廠離心式水泵參數(shù)為：離心泵型號(hào) 6SA8，額定流量 53. 5 L/s，揚(yáng)程 50m；所配電機(jī) Y200L22 型 37 kW。對(duì)水泵進(jìn)行閥門節(jié)流控制和電機(jī)調(diào)速 控制情況下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄如下： 流 量 時(shí) 間 消耗電網(wǎng)輸出的電能 (kWh) L/s (h) 閥門節(jié)流調(diào)節(jié) 電機(jī)變頻調(diào)速 47 2 2= 2= 40 8 30 8=240 8= 30 4 27 4=108 4= 20 10 10=239 10= 合計(jì) 24 相比之下，在一天內(nèi)變頻調(diào)速可比閥門節(jié)流控制節(jié)省 kWh 的電量，節(jié)電率達(dá) %。 節(jié)能分析 結(jié)論 由以上分析可知使用變頻調(diào)速技術(shù)可以大幅度提高效率節(jié)約能源，具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行是我國節(jié)能的一項(xiàng)重點(diǎn)推廣技術(shù)，受到國家政府的普遍重視。實(shí)踐證明，變頻器用于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制場(chǎng)合取得了顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式。既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且因此而大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，還降低了停產(chǎn)周期。直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，設(shè)備一次性投資通?？梢栽?9 個(gè)月到 16 個(gè)月的生產(chǎn)中全部收回。 附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表： 大氣壓力(pA) 室溫(oc) 風(fēng)機(jī)頻率(hZ) 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 電功率(kw) 噴嘴前后靜壓差 進(jìn)氣口溫度(oc) 出氣口溫度(oc) 流量(m3/s) 最大 最小 平均 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 50 2543 1876 ~38 49 2502 1892 ~ 47 2444 1697 ~ 10115 46 2404 1693 ~ 45 2315 1594 ~ 44 2513 1740 ~ 43 2281 1588 ~ 42 2021 1699 ~ 41 1858 ~ 40 1898 1000 ~ 2 拖動(dòng)系統(tǒng)功率的確定 變頻調(diào)速的基礎(chǔ)知識(shí) 異步電動(dòng)機(jī)是電力、化工等生產(chǎn)企業(yè)最主要的動(dòng)力設(shè)備。作為高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨負(fù)荷按比例變化，大部分只能通過擋板或閥門的開度來調(diào)節(jié)，而電動(dòng)機(jī)消耗的能量變化不大，從而造成很大的能量損耗。近年來，隨著變頻器生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及變頻器應(yīng)用范圍的日益廣泛，使用變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)電源進(jìn)行技術(shù)改造成為各企業(yè)節(jié)能降耗、提高效率的重要手段。 n＝ 60 f(1－ s)/p （ 21） 式中 ： n——— 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f——— 異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s——— 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p——— 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。 由式 (11)可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 0～ 50Hz 的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻調(diào)速就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。 變頻器主要采用交 — 直 — 交方式，先把工頻交流電源 通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。 電機(jī)容量的確定 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在轉(zhuǎn)速變化時(shí)具有基本恒定的轉(zhuǎn)矩。因此其所需要功率可根據(jù)其所需的連續(xù)轉(zhuǎn)矩乘以額定速度得到，即： P=nT/9550 式中 （ 22） P—— 機(jī)械輸出功率 (kW)； n—— 額定轉(zhuǎn)速 (r/min)； T—— 連續(xù)轉(zhuǎn)矩 (N m)。 此功率是否足夠 ,還必須要對(duì)起動(dòng)過程進(jìn)行驗(yàn)算。由于電機(jī)是由變頻器供電，一般交 直 交變頻器的過載能力為 150%、 1 分鐘，因此其最大起動(dòng)及加速度轉(zhuǎn)矩為 Tm=T150% （ 23） 如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩或加速度轉(zhuǎn)矩大于此值，就必須要考慮；增加電機(jī)和變頻器的功率。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，除了按常規(guī)要求外，應(yīng)對(duì)變頻器的控制方式進(jìn) 選擇 。 (1)負(fù)荷的調(diào)速范圍。在調(diào)速范圍不大的情況下，選擇較為簡(jiǎn)易的 V/F 控制方式的變頻器。當(dāng)調(diào)速范圍很大時(shí)，應(yīng)考慮采用有反饋的矢量控制方式。 (2)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載只是在負(fù)荷一定的情況下負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩是不變的，但對(duì)于負(fù)荷變化時(shí)其轉(zhuǎn)距仍然隨負(fù)荷變化。當(dāng)轉(zhuǎn)矩變動(dòng)范圍不大時(shí)，可選擇較為簡(jiǎn)易的 V/F 控制方式的變頻器，但對(duì)于轉(zhuǎn)矩變動(dòng)范圍較大的負(fù)載，應(yīng)考慮采用無反饋的矢量控制方式。 (3)如果負(fù)載對(duì)機(jī)械特性的要求不高，可考慮選擇較為簡(jiǎn)易的 V/F 控制方式的變頻器，而在要求較高的場(chǎng)合，則必須采用有反饋的矢量控制方式。 平 方律負(fù)載 平方律負(fù)載主要是風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，因?yàn)樵谝话闱闆r下 , 風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與速度的平方成正比，而功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。此時(shí)，最大的輸出功率必然出現(xiàn)在最大速度點(diǎn)。因此，可根據(jù)制造廠提供的風(fēng)機(jī)和水泵的參數(shù)選定電機(jī)的額定功率。但是不要誤認(rèn)為任何風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載都是平方律負(fù)載。實(shí)際上，在考慮到起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 加速轉(zhuǎn)矩、流體濃度和粘性的變化幾某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合后，實(shí)際的負(fù)載公里有可能是線性的，即相當(dāng)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。這種情況發(fā)生在諸如處理高濃度液體的泵類、常溫空氣下運(yùn)行的鍋爐引風(fēng)機(jī)和某些實(shí)驗(yàn)機(jī)械。 總之，負(fù)載的特性是千變 萬化的，還必須與用戶的被控機(jī)械的制造商研究協(xié)商，仔細(xì)分析各種應(yīng)用情況，才能得到可靠的結(jié)果。 功率裕量的考慮 在常規(guī)下的功率確定后，還必須考慮增加電機(jī)額定功率的要求，使其具有足夠的輸出功率裕量。 電機(jī)的冷卻方式 對(duì)于主軸安裝內(nèi)部風(fēng)扇的自冷式電機(jī)，當(dāng)其拖動(dòng)平方律負(fù)載時(shí)，可以在整個(gè)速度范圍內(nèi)滿意的工作，不需要增加輔助冷卻設(shè)備或提高功率額度。但是，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，由于轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其冷卻能力隨著降低，就必須考慮增加額定輸出功率，選用大一號(hào)電機(jī)或附加外部冷卻設(shè)備。 如果是本身具有附加水冷和風(fēng)冷設(shè)備 的電機(jī)，這一點(diǎn)就不需要考慮。 變頻器輸出諧波的影響 變頻器輸出電流中的諧波成分將造成電機(jī)的發(fā)熱增加，產(chǎn)生噪聲并使實(shí)際輸出力矩減小，這個(gè)問題可以從兩方面解決，一方面選用無諧波或低諧波的變頻器，也可在變頻器端增加濾波器；另一方面，有時(shí)使電機(jī)的額定功率有一定的裕量（ ≤ 5%）也是必要的。 超額定轉(zhuǎn)速的運(yùn)行 我國生產(chǎn)的普通異步電動(dòng)機(jī)額定工作頻率為 50Hz177。 1%。一般不希望在超過其同步轉(zhuǎn)速的情況下運(yùn)行，當(dāng)負(fù)載要求的最高轉(zhuǎn)速高出其同步轉(zhuǎn)速不多時(shí)，出于技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的綜合考慮，可增加容量予以選擇。但由于電 機(jī)軸承等機(jī)械強(qiáng)度的限制，最高轉(zhuǎn)速不能大于同步轉(zhuǎn)速的 5%～ 10%。 特殊應(yīng)用場(chǎng)合 當(dāng)系統(tǒng)使用環(huán)境不滿足電機(jī)規(guī)定的環(huán)境要求時(shí)，應(yīng)考慮增加選用電機(jī)的功率。如電機(jī)一般規(guī)定的海拔高度為 1000m，周圍環(huán)境溫度不高于 40o。如使用場(chǎng)合的海拔高度和環(huán)境溫度超過上述數(shù)值，應(yīng)考慮選用更大的電機(jī)。相應(yīng)地變頻器的功率也要提高?？筛鶕?jù)制造廠提供的數(shù)據(jù)或圖表做適當(dāng)?shù)挠?jì)算之后確定提高多少。也可提出要求要制